Оснные системы управления для фрезерных станк

Виды систем управления ЧПУ фрезерами:

• автономные;
• управляемые сторонним компьютером.

DSP или Digital Signal Processor — это преобразатель цифрых сигнал. Он конвертирует команды в сигналы, которые направляются на узлы станка и обратно. Устройство принимает сигналы от датчик станка и преобразывает их в команды для системы управления. Автономные системы еще называют DSP. Это не всегда корректно, потому что многие системы, которыми управляет внешний компьютер, имеют собственный преобразатель сигнал.

Системы, управляемые сторонним компьютером

Среди них: MACH3, NcStudio, LinuxCNC (EMC2).

MACH3, как и EMC2 — это программы для управления фрезером. Они направляют сигналы на внешний контроллер или напрямую через LPT порт. В этих системах как DSP выступает компьютер. Обработка программы зависит от стабильности и производительности компьютера. К примеру, MACH3 посылает сигналы pulse/dir двигателей на отдельные пины LPT порта. Ещё он регулирует напряжение на управление шпинделем, принимает сигналы с концевых датчик и кнопок типа «emergency». 

В расширенной конфигурации MACH3 отправляет данные через USB или Ethernet на контроллёр, который распределяет сигналы. В NcStudio используется PCI/PCIe плата. Она же и выполняет роль DSP. В такой системе обработка сигнал практически не связана с самим компьютером. 

Все системы, перечисленные выше, работают по такой схеме:

1. Плата или компьютер передают сигналы на распределяющую шину в станке. 
2. Шина перенаправляет сигналы на узлы станка.

Автономные программы для управления ЧПУ фрезером работают по аналогичному принципу, но ими не управляет персональный компьютер. Есть контроллер: пульт управления или стойка. У контроллёра есть органы управления: кнопки, джойстики, фейдеры, кнобы, экран и разъемы. Вся работа происходит через них. Обработанные сигналы приходят на интерфейсную плату  станка. Она оснащена реле и переключателями, которые перенаправляют сигналы на узлы станка.

Среди автономных наиболее распространены:

— RichAuto: A11, A18, RZNC0501, RZNC0907, A51, A55, A57, A58.

— Weihong: NK105 series, NK200 series, NK300 series.

— Syntec: 5series, 6series.

— Fanuc: 30i, 31i.

— Siemens: Sinumerik 808, 828.

Начальный урень — системы, управляемые с компьютера. Научиться пользаться ими проще. На экране отображается информация и траектории, можно сделать симуляцию обработки. Но отдельный персональный компьютер — фактор, влияющий на производительность станка. Производители настаивают на том, что на компьютере, управляющем станком, не должно быть сторонних программ. В том числе сервис и служб, не связанных с работой. Иными слами, компьютер должен использаться только для работы NcStudio или MACH3. У MACH3 даже движение курсора мышки или переключение между окнами может спроцирать помехи в работе станка. 

Всегда есть вероятность зависания или отключения компьютера. В этом случае станок продолжит выполнение последнего заданного движения или сершит ошибку в обработке. И наоборот, если при выключении станка нет обратной связи от компьютера, станок встанет, а программа продолжит обработку. Во всех этих случаях будет сложно продолжить работу с того места, где встал станок. 

Вывод: программы для управления фрезером со сторонним компьютером отличаются низкой стоимостью и низким порогом вхождения. Они хороши для учебных заведений и для тех, для кого ЧПУ — хобби.

У контроллёр, управляемых с пульта больше функций, они работают быстрее, стабильнее и лучше защищены. При использании RichAuto A11 шансы загрузить вирус с флеш-накопителя стремятся к нулю. Надежность пышается из-за возможности синхронной работы станка и контроллёра. A11 и аналогичные контроллеры запоминают место останки или возобнляют работу с того места, на котором произошло незапланиранное отключение. Главная сложность работы на пульте в том, что нужно понимать терминологию и принципы работы станка. Всё управление происходит через текстое меню и специализиранную клавиатуру.

Продвинутые контроллеры, например, Weihong NK260, Syntec объединили в себе преимущества других систем, но из-за этого они стоят значительно дороже. У таких систем есть полноценный экран со всей необходимой информацией, визуализация траекторий, симуляция. У них есть возможность управления периферийными устройствами и узлами станка. К примеру, NK260 даёт возможность управлять автоматической сменой инструмента, несколькими шпинделями, пневматикой станка, открытием заглушек вытяжки, подачей смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ).

Базые настройки

При настройке любой системы нужно начинать с настройки этих параметр:

1. Размера рабочего поля по всем осям.
2. Предаточных чисел по всем осям.
3. Ускорения и ограничения скоростей.
4. Управления шпинделем.
5. Работы концевых датчик.
6. Паузы для разгона шпинделя.

Это перечень базых настроек для управления ЧПУ фрезером. В других конфигурациях может понадобиться: настройка системы смены инструмента, работы пневматики станка и т.д.

Это типые схемы подключения управляющего контроллера. Если есть знание принцип работы станка и маркирки контакт, можно самостоятельно настроить любой контроллер. 

О принципах работы станка:

1. Подключение системы передвижения. 

Есть два оснных протокола управления драйверами: step/dir и cw/ccw. Чаще всего используют протокол step/dir. На схемах выше контакты драйвера pulse+ и dir+ подключаются к выходу 5В. Pulse- и dir- — к соответствующим контактам pulse и dir.

2. Подключение концевых датчик. 

Концевые датчики бывают механические, которые замыкают два контакта и индуктивные, у которых есть свое питание. Механические датчики замыкают сигнал com(gnd) на контакт соответствующего датчика. Индуктивные подключают питание датчика. 

3. Подключение управления шпинделем.
Первый способ

Для систем: Richauto a11, Ncstudio, Weihong nk105. Есть три ячейки low, mid и high. Комбинируя замыкания этих контакт, инвертор задаёт одну из 9 ячеек скорости. 

Точная скорость вращения настраивается на частотном преобразателе.

Второй способ — аналогое управление оборотами. От контроллёра на частотный преобразатель подаётся напряжение 0-10 В. Напряжению соответствуют обороты шпинделя. Этот способ управления оборотами чаще всего используется в серьёзных ЧПУ-системах.

Третий способ – ШИМ. Контроллер отправляет модулируемый сигнал на частотный преобразатель. В зависимости от модуляции регулируются обороты шпинделя.

4. Особенности контроллёр. 

Например, у Ncstudio после подключения контакт остаётся только контакт для подключения датчика высоты инструмента. У других моделей могут быть дополнительные контакты для управления пневматикой, светой индикацией, периферийными устройствами.

Принцип запуска УП состоит из следующих этап, вне зависимости от типа контроллёра или станка.

1. Перенос УП в память или загрузка УП в программу.
   Этапы переноса зависят от типа контроллёра. Это может быть: загрузка управляющей программы через меню open, запуск с запоминающего устройства или копирание во внутреннюю память контроллёра.
2. Фиксация заготки на столе.
   Есть много способ крепления заготки на станке. Например, вакуумный стол, крепление зажимами в T-слот, прикручивание заготки к жертвенному столу и т.д.
3. Устанка инструмента на станок.
   В зависимости от шпинделя это может быть: цангый зажим ER, пневматическая фиксация патрона при автосмене инструмента.
4. Устанка нулевой точки на материале.
   Нужно подъехать инструментом на место начала координат. Потом в программе или на пульте обнулить координаты X и Y. По оси Z можно обнулиться с помощью специального датчика высоты. Если такого нет, можно использать метод с листом бумаги — под фрезу на материал кладут лист бумаги, фреза опускается по 0,1 мм, пока лист бумаги не прижмётся к материалу. 
5. Запуск станка.
   После завершения всех процедур можно запускать управляющую программу. Перед этим рекомендуется выполнить симуляцию и прерку кода на ошибки.